Cell研究揭示“日出而作日落而息"的神經(jīng)學(xué)機(jī)制

近日，來(lái)自美國(guó)西北大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家利用果蠅和小鼠進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)了動(dòng)物體內(nèi)生物鐘究竟如何發(fā)揮作用，在早上將其喚醒又在晚上使其睡去。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊cell上。
 
許多研究證明生物鐘的作用機(jī)制類(lèi)似于燈的開(kāi)關(guān)。而在這項(xiàng)研究中，研究人員終于找到了這一開(kāi)關(guān)，他們?cè)诳刂乒?jié)律的大腦神經(jīng)元中發(fā)現(xiàn)，白天的時(shí)候鈉離子通道活性很強(qiáng)能夠使細(xì)胞變得活躍，zui終喚醒動(dòng)物，而高活性的鉀離子通道能夠在晚上使細(xì)胞發(fā)生靜息，讓動(dòng)物睡去。并且，研究人員還發(fā)現(xiàn)在果蠅和小鼠中存在相同的睡眠循環(huán)機(jī)制。
 
研究人員指出，這表明調(diào)節(jié)睡眠循環(huán)的隱藏機(jī)制可能非常古老，這種循環(huán)機(jī)制可能已經(jīng)在進(jìn)化上保存了幾百萬(wàn)年，如果在小鼠身上也存在這種機(jī)制，那么很有可能在人類(lèi)身上也會(huì)存在。
 
研究人員將這種機(jī)制稱(chēng)為"自行車(chē)"機(jī)制：兩個(gè)腳踏板在一天24小時(shí)內(nèi)交替上下，向神經(jīng)元傳遞重要的時(shí)間信息。而這兩個(gè)腳踏板--鈉離子通道和鉀離子通道--在比較簡(jiǎn)單的果蠅體內(nèi)和更加復(fù)雜的小鼠體內(nèi)都保持活躍是讓人出乎意料的。
 
在該項(xiàng)研究伊始，研究人員對(duì)于果蠅的節(jié)律神經(jīng)元活性是否會(huì)隨一天內(nèi)不同時(shí)間發(fā)生變化心存疑問(wèn)，通過(guò)研究他們發(fā)現(xiàn)果蠅體內(nèi)存在很強(qiáng)的節(jié)律性：早上的時(shí)候神經(jīng)元活性很強(qiáng)，晚上的時(shí)候神經(jīng)元活性就會(huì)變?nèi)?。?duì)其中機(jī)制進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)神經(jīng)元鈉離子通道活性增強(qiáng)，神經(jīng)元就會(huì)活動(dòng)增加，將動(dòng)物喚醒，而當(dāng)鉀離子通道活性增強(qiáng)，神經(jīng)元就會(huì)靜息下來(lái)，促進(jìn)動(dòng)物睡眠，這種鈉離子和鉀離子通道的平衡調(diào)節(jié)了動(dòng)物的節(jié)律行為。隨后，研究人員利用更加接近人類(lèi)的小鼠模型進(jìn)行研究也發(fā)現(xiàn)了相同的機(jī)制。
 
這項(xiàng)研究為人們更好地理解節(jié)律調(diào)節(jié)機(jī)制提供了重要信息，對(duì)于尋找治療與飛行時(shí)差，換班工作等有關(guān)的睡眠障礙的靶向目標(biāo)，開(kāi)發(fā)治療藥物具有重要意義。